The next software revolution: programming biological cells | Sara-Jane Dunn

164,990 views ・ 2019-11-26

TED


વિડિઓ ચલાવવા માટે કૃપા કરીને નીચેના અંગ્રેજી સબટાઈટલ પર ડબલ-ક્લિક કરો.

Translator: Neelam Panchal Reviewer: Arvind Patil
00:12
The second half of the last century was completely defined
0
12750
4509
છેલ્લા સદીના બીજા ભાગમાં સંપૂર્ણપણે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવી હતી
તકનીકી ક્રાંતિ દ્વાર!
00:17
by a technological revolution:
1
17283
1999
સોફ્ટવેર ક્રાંતિ.
00:19
the software revolution.
2
19306
1435
ઈલેકટ્રોનપ્રોગ્રામ
શક્ય તકનીકઓ બનાવી કંપની, ઉદ્યોગો કે ઍક સમયે હતાં
00:21
The ability to program electrons on a material called silicon
3
21313
4808
આપણામાંના ઘણા અકલ્પની
પણ હવે જે રીતે બદલાયા
00:26
made possible technologies, companies and industries
4
26145
3073
દુનિયા જેરીતે કામ કરે છે આ સદીનો પ્રથમભાગ,
00:29
that were at one point unimaginable to many of us,
5
29242
3977
જૉકે રૂપાંતરિત થઇ છે નવી સોફ્ટવેરક્રાંતિ દ્વારા, જીવંતસફ્ટવેરતિ.
00:33
but which have now fundamentally changed the way the world works.
6
33243
3915
અને આ ક્ષમતા દ્વારા સંચાલિત કરવામાં આવશે બાયોકેમિસ્ટ્રી કાર્યક્રમ
00:38
The first half of this century, though,
7
38158
1921
જીવવિજ્ calledાન કહેવાય સામગ્રી પર.
00:40
is going to be transformed by a new software revolution:
8
40103
3978
અને આમ કરવાથી આપણને ઉપયોગ થાય છે જીવવિજ્ .ાન ગુણધર્મો
00:44
the living software revolution.
9
44105
2435
નવી પ્રકારની ઉપચાર પેદા કરવા માટે,
00:46
And this will be powered by the ability to program biochemistry
10
46921
4050
ક્ષતિગ્રસ્ત પેશીઓને સુધારવા માટે,
00:50
on a material called biology.
11
50995
2295
ખામીયુક્ત કોષો ફરીથી પ્રોગ્રામ કરવા
00:53
And doing so will enable us to harness the properties of biology
12
53314
4141
અથવા તો પ્રોગ્રામ કરી શકાય તેવા બનાવો બાયોકેમિસ્ટ્રીમાંથી ઑપરેટિંગ સિસ્ટમ્સ
00:57
to generate new kinds of therapies,
13
57479
2656
જો આકરી શકીએ તૅનો ખ્યાલ રાખવાની જરૂર છે
01:00
to repair damaged tissue,
14
60159
1868
તેની અસર એટલી પ્રચંડ હશે
01:02
to reprogram faulty cells
15
62051
2725
કે તે પ્રથમ બનાવશે સરખામણીમાં સોફ્ટવેર ક્રાંતિ નિસ્તેજ.
01:04
or even build programmable operating systems out of biochemistry.
16
64800
4554
જીવંત સ softwareફ્ટવેર છે દવાની સંપૂર્ણતામાં પરિવર્તન લાવશે,
01:10
If we can realize this -- and we do need to realize it --
17
70420
3573
કૃષિ અને ઉર્જા,
01:14
its impact will be so enormous
18
74017
2162
અને આ એવા ક્ષેત્રો છે જે આઇટી દ્વારા વર્ચસ્વ.
01:16
that it will make the first software revolution pale in comparison.
19
76203
3877
પ્રોગ્રામેબલ છોડની કલ્પના કરો તે વધુ અસરકારક રીતે નાઇટ્રોજનને ઠીક કરે છે
01:20
And that's because living software would transform the entirety of medicine,
20
80104
4234
અથવા ઉભરતા ફંગલ પેથોજેન્સનો પ્રતિકાર કરો,
01:24
agriculture and energy,
21
84362
1559
અથવા તો પ્રોગ્રામિંગ વાર્ષિક બદલે
01:25
and these are sectors that dwarf those dominated by IT.
22
85945
3828
જેથી તમે બમણું કરી શકો તમારા પાક દર વર્ષે ઉપજ.
01:30
Imagine programmable plants that fix nitrogen more effectively
23
90812
4174
તે કૃષિમાં પરિવર્તન લાવશે
01:35
or resist emerging fungal pathogens,
24
95010
2905
અને આપણે કેવી રીતે વધતી રહીશું અને વૈશ્વિક વસ્તી મેળવાય છે
01:37
or even programming crops to be perennial rather than annual
25
97939
3537
અથવા પ્રોગ્રામેબલ પ્રતિરક્ષાની કલ્પના કરો,
01:41
so you could double your crop yields each year.
26
101500
2268
મોલેક્યુલર ડિવાઇસીસની રચના અને ઉપયોગ જે તમારી kk
01:43
That would transform agriculture
27
103792
2098
શોધવા માટે, નાબૂદ કરવું અથવા રોગ અટકાવે છે.
01:45
and how we'll keep our growing and global population fed.
28
105914
4104
આ દવા પરિવર્તન કરશે
01:50
Or imagine programmable immunity,
29
110794
2262
-આપણે કેવીરીતે વધતી રહીશું , વૃદ્ધ વસ્તી સ્વસ્થ.
01:53
designing and harnessing molecular devices that guide your immune system
30
113080
4238
અમારી પાસે પહેલાથી ઘણા સાધનો છે તે જીવંત સફ્ટવેરને વાસ્તવિકતા બનાવશે.
01:57
to detect, eradicate or even prevent disease.
31
117342
3830
અમે CRISPR સાથે ચોક્કસપણે
જનીનોને સંપાદિત કરી
02:01
This would transform medicine
32
121196
1571
આપણે આનુવંશિક
એક સમયે એક આધાર
02:02
and how we'll keep our growing and aging population healthy.
33
122791
3489
આપણે કાર્યકારી પણ બનાવી શકીએ છીએ ડીએનએ બહાર કૃત્રિમ સર્કિટ્સ.
02:07
We already have many of the tools that will make living software a reality.
34
127501
4203
પરંતુ કેવી રીતે અને ક્યારે બહાર નીકળવું આ સાધનો ચલાવવા માટે
02:11
We can precisely edit genes with CRISPR.
35
131728
2347
હજી પણ અજમાયશ અને ભૂલની પ્રક્રિયા છે.
02:14
We can rewrite the genetic code one base at a time.
36
134099
3083
તેને deepંડી કુશળતાની જરૂર છે, વિશેષતા વર્ષો.
02:17
We can even build functioning synthetic circuits out of DNA.
37
137206
4436
અને પ્રાયોગિક પ્રોટોકોલ શોધવા માટે મુશ્કેલ છે
02:22
But figuring out how and when to wield these tools
38
142428
2469
બધા ઘણી વાર, પુનરુત્પાદન કરવું મુશ્કેલ.
02:24
is still a process of trial and error.
39
144921
2422
તમે જાણો છો, આપણું વલણ જીવનમાં
ભાગોં પર ઘ્યાન રાખવા
02:27
It needs deep expertise, years of specialization.
40
147367
3660
પરંતુ આપણે બધા જાણીએ છીએ કે ઉડાન જેવું છે, સમજાય નહીં
02:31
And experimental protocols are difficult to discover
41
151051
3037
ફક્ત પીછાઓનો અભ્યાસ કરીને.
02:34
and all too often, difficult to reproduce.
42
154112
2582
પ્રોગ્રામિંગ બાયોલોજી નથી કમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામ જેવુ સરળ.
02:37
And, you know, we have a tendency in biology to focus a lot on the parts,
43
157256
4473
અને પછી બાબતોને વધુ ખરાબ કરવા માટે,
02:41
but we all know that something like flying wouldn't be understood
44
161753
3133
જીવંતપ્રણાલ મોટાભાગે સામ્યતા નથી સિસ્ટમો માટે
02:44
by only studying feathers.
45
164910
1339
કે તમે, હું રોજ કાર્યક્રમ.
02:46
So programming biology is not yet as simple as programming your computer.
46
166846
4521
એન્જિનિયર્ડ સિસ્ટમ્સથી વિપરીત, જીવંત પ્રણાલીઓ સ્વયં ઉત્પન્ન કરે છે,
02:51
And then to make matters worse,
47
171391
1678
તેઓ સ્વ આયોજન,
02:53
living systems largely bear no resemblance to the engineered systems
48
173093
4010
તેઓ પરમાણુ ભીંગડા પર કાર્ય કરે છે.
02:57
that you and I program every day.
49
177127
2096
અને આ પરમાણુ-સ્તરના ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ
02:59
In contrast to engineered systems, living systems self-generate,
50
179691
4111
સામાન્ય રીતે મજબૂત તરફ દોરી જાય છે મેક્રો-સ્કેલ આઉટપુટ.
03:03
they self-organize,
51
183826
1471
તેઓ સ્વ-સમારકામ પણ કરી શકે છે.
03:05
they operate at molecular scales.
52
185321
1687
ઉદાહરણ તરીકે, ધ્ય નમ્ર ઘરગથ્થુ છોડ,
03:07
And these molecular-level interactions
53
187032
2136
જેમ કે એક બેઠો ઘરે તમારા mantelpiece પર
03:09
lead generally to robust macro-scale output.
54
189192
3018
કે તમે પાણીને ભૂલી જતા રહો.
03:12
They can even self-repair.
55
192234
2720
દરરોજ, તમારી ઉપેક્ષા હોવા છતાં, કે છોડ જાગે છે
03:16
Consider, for example, the humble household plant,
56
196256
2994
અને કેવી રીતે બહાર આકૃતિ તેના સંસાધનોની ફાળવણી કરવા.
03:19
like that one sat on your mantelpiece at home
57
199274
2187
શું તે વધશે, પ્રકાશસંશ્લેષણ કરશે, બીજ,ફૂલ પેદા?
03:21
that you keep forgetting to water.
58
201485
1787
તે નિર્ણય લેવો પડશે સમગ્ર જીવતંત્રના
03:23
Every day, despite your neglect, that plant has to wake up
59
203749
3615
પરંતુ છોડમાં મગજ હોતું નથી કે બધા બહાર આકૃતિ.
03:27
and figure out how to allocate its resources.
60
207388
2747
તે કરવું પડશે તેના પાંદડા પર કોષો સાથે.
03:30
Will it grow, photosynthesize, produce seeds, or flower?
61
210159
3571
તેઓએ પર્યાવરણને પ્રતિક્રિયા આપવી પડશે
03:33
And that's a decision that has to be made at the level of the whole organism.
62
213754
3939
અને નિર્ણયો લે છે જે આખા છોડને અસર કરે છે.
03:37
But a plant doesn't have a brain to figure all of that out.
63
217717
3481
તેથી કોઈક કોઈ કાર્યક્રમ હોવો જ જોઇએ આ કોષોની અંદર દોડતા,
03:41
It has to make do with the cells on its leaves.
64
221222
2717
એક પ્રોગ્રામ જેનો જવાબ છે ઇનપુટ સંકેતો અને સંકેતો
03:43
They have to respond to the environment
65
223963
1903
અને તે કોષ શું કરશે તે આકાર આપે છે.
03:45
and make the decisions that affect the whole plant.
66
225890
2649
અને તે પછી તે પ્રોગ્રામો ચલાવવા જ જોઇએ વિતરિત રીતે
03:48
So somehow there must be a program running inside these cells,
67
228563
3988
વ્યક્તિગત કોષો તરફ,
03:52
a program that responds to input signals and cues
68
232575
2727
જેથી તેઓ સંકલન કરી શકે તે છોડ વિકસે છે અને ખીલી શકે છે.
03:55
and shapes what that cell will do.
69
235326
1940
જો આપણે સમજી શક્યા હોત જૈવિક કાર્યક્રમો,
03:57
And then those programs must operate in a distributed way
70
237679
3247
જો આપણે સમજી શક્યા હોત જૈવિક ગણતરી,
04:00
across individual cells,
71
240950
1337
આપણી ક્ષમતામાં પરવર્તન લાવશે
04:02
so that they can coordinate and that plant can grow and flourish.
72
242311
4123
કેવીરીતે, કૅમસમજવું કોષો જે કરે છે તે કરે છે.
04:07
If we could understand these biological programs,
73
247675
3316
કારણ કે, જો આપણે આ પ્રોગ્રામોને સમજીએ છીએ,
04:11
if we could understand biological computation,
74
251015
3122
જ્યારે વસ્તુઓ ખોટી પડે તેમને ડિબગ કરી શકીએ.
04:14
it would transform our ability to understand how and why
75
254161
3937
તેમની પાસેથી ડિઝાઇન કેવીરીતે કરવું તે શીખી કૃત્રિમ સર્કિટનો પ્રકાર
04:18
cells do what they do.
76
258122
1546
ખરે શોષણ બાયોમિસ્ટ્રી ગણતરીશક્તિ
04:20
Because, if we understood these programs,
77
260152
1987
આ વિચાર વિશે ઉત્ધનની કારકીર્દિ તરફ દોરીm
04:22
we could debug them when things go wrong.
78
262163
2133
ગણિતના ઇંટરફેસ પર કમ્પ્યુટર વિજ્ઞાન,જીવવિજ્ઞા
04:24
Or we could learn from them how to design the kind of synthetic circuits
79
264320
4193
મારા કાર્યમાં હું ખ્યાલ પર ધ્યાન કરું છું ગણતરી તરીકે જીવવિજ્ઞાન
04:28
that truly exploit the computational power of biochemistry.
80
268537
4474
અને તેનો અર્થ એ છે કે પૂછવું કોષો શું ગણતરી કરે છે,
04:34
My passion about this idea led me to a career in research
81
274407
3018
અને આપણે કેવી રીતે ઉજાગર કરી શકીએ આ જૈવિક કાર્યક્રમો?
04:37
at the interface of maths, computer science and biology.
82
277449
3631
અને મેં આ પ્રશ્નો પૂછવાનું શરૂ કર્યું કેટલાક તેજસ્વી સહયોગીઓ સાથે
04:41
And in my work, I focus on the concept of biology as computation.
83
281104
4726
માઈક્રોસોફ્ટ સંશોધન પર અને યુનિવર્સિટી ઓફ કેમ્બ્રિજ,
04:46
And that means asking what do cells compute,
84
286334
3142
જ્યાં અમે સાથે સમજવા માંગતા હતા
04:49
and how can we uncover these biological programs?
85
289500
3517
જૈવિક કાર્યક્રમ એક અનોખા પ્રકારનાં કોષની અંદર દોડવું:
04:53
And I started to ask these questions together with some brilliant collaborators
86
293760
3757
એક ગર્ભ સ્ટેમ સેલ.
04:57
at Microsoft Research and the University of Cambridge,
87
297541
2571
આ કોષો અનન્ય છે કારણ કે તેઓ સંપૂર્ણ નિષ્કપટ છે.
05:00
where together we wanted to understand
88
300136
2283
તેઓ ઇચ્છે તે કંઈપણ બની શકે છે:
05:02
the biological program running inside a unique type of cell:
89
302443
4177
મગજ કોષ, એક હૃદય કોષ, હાડકાંના કોષ, ફેફસાંનું કોષ,
05:06
an embryonic stem cell.
90
306644
1894
કોઈપણ પુખ્ત કોષ પ્રકાર.
05:09
These cells are unique because they're totally naïve.
91
309136
3160
આ ભદ્ર, તે તેમને અલગ કરે છે,
05:12
They can become anything they want:
92
312320
2168
પરંતુ તે કલ્પનાને પણ સળગાવ્યું વૈજ્નિક સમુદાય
05:14
a brain cell, a heart cell, a bone cell, a lung cell,
93
314512
2565
કોણ સમજાયું, જો આપણે કરી શકીએ તે સંભવિતમાં ટેપ કરો,
05:17
any adult cell type.
94
317101
1897
અમારી પાસે શક્તિશાળી હશે દવા માટે સાધન.
05:19
This naïvety, it sets them apart,
95
319022
1677
આપણે જાણીએ કૉષો નિર્ણય કેવી રીતે લે
05:20
but it also ignited the imagination of the scientific community,
96
320723
3001
એક કોષ અથવા બીજા બનવા માટે,
05:23
who realized, if we could tap into that potential,
97
323748
3263
અમે તેમને ઉપયોગ કરવા માટે સમર્થ હોઈ શકે છે
05:27
we would have a powerful tool for medicine.
98
327035
2351
જરૂરી કોષો ઉત્પન્ન કરવા રોગગ્રસ્ત સુધારવાmmm
05:29
If we could figure out how these cells make the decision
99
329917
2621
પરંતુ તે દ્રષ્ટિની અનુભૂતિ તેની પડકારો વિના નથી,
05:32
to become one cell type or another,
100
332562
2131
ઓછામાં ઓછા કારણ કે આ ચોક્કસ કોષો,
05:34
we might be able to harness them
101
334717
1690
તે માત્ર છ દિવસ ઉભરી આવે વિભાવના પછી
05:36
to generate cells that we need to repair diseased or damaged tissue.
102
336431
4553
એક કે તેથી વધુ દિવસમાં, તેઓ ચાલ્યા ગયા.
05:41
But realizing that vision is not without its challenges,
103
341794
2930
તેઓએ જુદા જુદા માર્ગો બંધ કર્યા છે
05:44
not least because these particular cells,
104
344748
2764
જે બધી રચનાઓ બનાવે છે અને તમારા પુખ્ત વયના શરીરના અવયવો.
05:47
they emerge just six days after conception.
105
347536
2829
પરંતુ તે બહાર આવે છે કે સેલ fates ઘણા વધુ પ્લાસ્ટિક છે
05:50
And then within a day or so, they're gone.
106
350826
2055
કરતાં અમે કલ્પના કરી શકે છે.
05:52
They have set off down the different paths
107
352905
2057
13 વર્ષ પહેલાં વૈજ્નિકો ક્રાંતિકાર બતાવ્યું
05:54
that form all the structures and organs of your adult body.
108
354986
3050
માત્ર એક મુઠ્ઠીભર જનીનો દાખલ કરીને પુખ્ત કોષમાં,
05:59
But it turns out that cell fates are a lot more plastic
109
359770
3079
તમારા ત્વચાના એક કોષની જેમ,કોષ બદલી શકો
06:02
than we might have imagined.
110
362873
1413
નિષ્કપટ સ્થિતિમાં
06:04
About 13 years ago, some scientists showed something truly revolutionary.
111
364310
4321
અને તે એક પ્રક્રિયા છે જે ખરેખર છે "રિપ્રોગ્રામિંગ," તરીકે ઓળખાય છે
06:09
By inserting just a handful of genes into an adult cell,
112
369393
4346
અને તે આપણને કલ્પના કરવા દે છે એક પ્રકારનું સ્ટેમ સેલ યુટોપિયા,
06:13
like one of your skin cells,
113
373763
1764
નમૂના લેવાની ક્ષમતા દર્દીના પોતાનાકોષો
06:15
you can transform that cell back to the naïve state.
114
375551
3959
તેમને પાછા મૂર્ખ સ્થિતિમાં પરિવર્તિત કરો
06:19
And it's a process that's actually known as "reprogramming,"
115
379534
3175
અને બનાવવા માટે તે કોષોનો ઉપયોગ કરો જે કંઇ પણ દર્દીને જરૂર પડે,
06:22
and it allows us to imagine a kind of stem cell utopia,
116
382733
3359
પછી ભલે તે મગજના કોષો હોય કે હૃદયના કોષો.
06:26
the ability to take a sample of a patient's own cells,
117
386116
3641
પરંતુ છેલ્લા એક દાયકામાં અથવા તેથી વધુ
06:29
transform them back to the naïve state
118
389781
2360
કોષનું ભાગ્ય કેવી રીતે બદલવું તે શોધી
06:32
and use those cells to make whatever that patient might need,
119
392165
3130
તે હજી પણ અજમાયશ અને ભૂલની પ્રક્રિયા છે. એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં
06:35
whether it's brain cells or heart cells.
120
395319
2075
અમારો પર્દાફાશ થયો છે સફળપ્રાયોગિક પ્રોટોકોલ
06:38
But over the last decade or so,
121
398541
1765
તેઓ હજી પણ બિનકાર્યક્ષમ છે,
06:40
figuring out how to change cell fate,
122
400330
3044
અને આપણી પાસે મૂળભૂત સમજણનો અભાવ છેતેઓ કેવી રીતે અને કેકામકરે
06:43
it's still a process of trial and error.
123
403398
2152
તમે શોધ્યું કેવરીતે બદલવું હૃદયકોષમાં સ્ટેમસેલ
06:45
Even in cases where we've uncovered successful experimental protocols,
124
405911
4508
તમને કહેવાની કોઈ રીત મળી નથી સ્ટેમ સેલ કેવી રીતે બદલવું
06:50
they're still inefficient,
125
410443
1467
મગજના કોષમાં.
06:51
and we lack a fundamental understanding of how and why they work.
126
411934
4238
તેથી અમે સમજવા માંગતા હતા જૈવિક કાર્યક્રમ
06:56
If you figured out how to change a stem cell into a heart cell,
127
416650
3005
ગર્ભસ્થ સ્ટેમ સેલની અંદર દોડવું,
06:59
that hasn't got any way of telling you how to change a stem cell
128
419679
3089
અને ગણતરીને સમજવું એક જીવંત સિસ્ટમ દ્વારા કરવામાં આવે છે
07:02
into a brain cell.
129
422792
1201
પૂછવા સાથે શરૂ થાય છે
07:04
So we wanted to understand the biological program
130
424633
2931
વિનાશક સરળ પ્રશ્ન: તે સિસ્ટમે ખરેખર શું કરવાનું છે?
07:07
running inside an embryonic stem cell,
131
427588
2447
હવે, ખરેખર કમ્પ્યુટર વિજ્ .ાન વ્યૂહરચનાઓનો સમૂહ છે
07:10
and understanding the computation performed by a living system
132
430059
3506
તે સોફ્ટવેર છે તે સાથે વ્યવહાર કરવા માટે અને હાર્ડવેર કરવાનું છે.
07:13
starts with asking a devastatingly simple question:
133
433589
4253
જ્યારે તમે કોઈ કાર્યક્રમ લખો છો, તમે સ softwareફ્ટવેરનો એક ભાગ કોડ કરો છો,
07:17
What is it that system actually has to do?
134
437866
3356
તમે ઇચ્છો છો કે તે સફ્ટવેર યોગ્ય ચાલે.
07:21
Now, computer science actually has a set of strategies
135
441838
2850
તમે પ્રભાવ, કાર્યક્ષમતા માંગો છો.
07:24
for dealing with what it is the software and hardware are meant to do.
136
444712
3827
તમે ભૂલો અટકાવવા માંગો છો.
07:28
When you write a program, you code a piece of software,
137
448563
2660
તેઓ તમને ખૂબ ખર્ચ કરી શકે છે.
07:31
you want that software to run correctly.
138
451247
2000
તેથી જ્યારે વિકાસકર્તા કોઈ પ્રોગ્રામ લખે
07:33
You want performance, functionality.
139
453271
1790
તેઓ લખી શકે છે સ્પષ્ટીકરણોનો સમૂહ.
07:35
You want to prevent bugs.
140
455085
1217
પ્રોગ્રામને શું કરવું જોઈ
07:36
They can cost you a lot.
141
456326
1308
કદાચ તેની તુલના કરવી બે-
07:38
So when a developer writes a program,
142
458168
1842
સંખ્યાઓનું કદ, કદ વધારીને સંખ્યાઓ
07:40
they could write down a set of specifications.
143
460034
2270
ઓર્ડેર કરો,તકનીક અસ્તિત્વમાં છેજે આપણને
07:42
These are what your program should do.
144
462328
1871
મંજૂરીઆપે તપાસમાટે શું અમારી લાક્ષણિકતાઓ
07:44
Maybe it should compare the size of two numbers
145
464223
2268
સંતુષ્ટ છેકે કાર્યક્રમ તે શું કરવું જોઈએ કરે છે.
07:46
or order numbers by increasing size.
146
466515
1792
અને તેથી અમારો વિચાર એ જ રીતે,
07:49
Technology exists that allows us automatically to check
147
469037
4695
પ્રાયોગિક અવલોકનો, વસ્તુઓ જે આપણે પ્રયોગશાળામાં માપીએ છીએ,
07:53
whether our specifications are satisfied,
148
473756
2378
તે સ્પષ્ટીકરણને અનુરૂપ છે જૈવિકકાર્યક્રમ શુંકરવું
07:56
whether that program does what it should do.
149
476158
2633
તેથી આપણે ફક્ત એક રસ્તો ની જરૂર હતી
07:59
And so our idea was that in the same way,
150
479266
2856
આ નવા પ્રકારનાં સ્પષ્ટીકરણને એન્કોડ કરવા.
08:02
experimental observations, things we measure in the lab,
151
482146
3068
તો ચાલો આપણે કહીએ તમે લેબમાં વ્યસ્ત છો તમે જનીનોને માપી રહ્યા છો
08:05
they correspond to specifications of what the biological program should do.
152
485238
5033
અને તમને મળ્યું છે કે જો જીન એ સક્રિય છે,
08:10
So we just needed to figure out a way
153
490769
1876
પછી જીનબી, જીનસી સક્રિય હોય તેવું લાગે
08:12
to encode this new type of specification.
154
492669
3183
આપણે તે નિરીક્ષણ નીચે લખી શકીએ છીએ ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ તરીકે
08:16
So let's say you've been busy in the lab and you've been measuring your genes
155
496594
3654
જો આપણે તર્કની ભાષા વાપરી શકીએ:
08:20
and you've found that if Gene A is active,
156
500272
2436
જો એ, પછી બી અથવા સી.
08:22
then Gene B or Gene C seems to be active.
157
502732
3388
હવે, આ એક ખૂબ સરળ ઉદાહરણ છે, બરાબર.
08:26
We can write that observation down as a mathematical expression
158
506678
3582
તે માત્ર બિંદુ સમજાવવા માટે છે.
08:30
if we can use the language of logic:
159
510284
2373
અમે ખરેખર સમૃદ્ધ અભિવ્યક્તિઓ એન્કોડ કરી શકીએ છીએ
08:33
If A, then B or C.
160
513125
2328
કે ખરેખર વર્તન મેળવે છે સમય જતાં અનેક જીનો,પ્રૉટીન
08:36
Now, this is a very simple example, OK.
161
516242
2454
બહુવિધ વિવિધ પ્રયોગો દરમ્યાન.
08:38
It's just to illustrate the point.
162
518720
1743
, તેથી આપણા અવલોકનોનું ભાષાંતર કરીને
08:40
We can encode truly rich expressions
163
520487
2924
આ રીતે ગાણિતિક અભિવ્યક્તિમાં,
08:43
that actually capture the behavior of multiple genes or proteins over time
164
523435
4153
તે ચકાસવું શક્ય બને છે કે નહીં અથવા તે અવલોકનો બહાર ન આવે
08:47
across multiple different experiments.
165
527612
2536
આનુવંશિક ક્રિયાના પ્રોગ્રામમાંથી.
08:50
And so by translating our observations
166
530521
2626
અને અમે આ કરવા માટે એક સાધન બનાવ્યું છે.
08:53
into mathematical expression in this way,
167
533171
1993
અમે આ ટૂલનો ઉપયોગ કરીશક્યાં અવલોકન કરવા
08:55
it becomes possible to test whether or not those observations can emerge
168
535188
5098
ગાણિતિક અભિવ્યક્તિઓ તરીકે,
09:00
from a program of genetic interactions.
169
540310
3054
અને પછી તે સાધન અમને મંજૂરી આપશે આનુવંશિક પ્રોગ્રામને ઉજાગર કરવા
09:04
And we developed a tool to do just this.
170
544063
2556
કે તે બધાને સમજાવી શકે.અને પછિ અમે આ -
09:06
We were able to use this tool to encode observations
171
546643
2882
અભિગમને લાગુ કરીએ છીએ આનુવંશિકપ્રોગ્રામને ઉજાગર કરવા
09:09
as mathematical expressions,
172
549549
1407
એમ્બ્રોયોનિ સ્ટેમસેલમા ચાલેછે
09:10
and then that tool would allow us to uncover the genetic program
173
550980
3610
જો આપણે સમજી શકીએ કે કેમકેવી રીતે કે નિષ્કપટ રાજ્ય પ્રેરિત કરવા માટે.
09:14
that could explain them all.
174
554614
1538
,આસાધન ખરેખર બનાવામાં આવ્યુંહતું
09:17
And we then apply this approach
175
557481
2280
સોલવર પર કે જે તૈનાત છે નિયમિતપણે વિશ્વભરમાં
09:19
to uncover the genetic program running inside embryonic stem cells
176
559785
4083
પરંપરાગત સ softwareફ્ટવેર ચકાસણી માટે.
09:23
to see if we could understand how to induce that naïve state.
177
563892
4189
તેથી અમે એક સેટ સાથે પ્રારંભ કર્યો લગભગ 50 વિવિધ સ્પષ્ટીકરણો અમે પ્રાયોગિક-
09:28
And this tool was actually built
178
568105
1952
માંથી પેદા ગર્ભના સ્ટેમકોષોનું નિરીક્ષણો
09:30
on a solver that's deployed routinely around the world
179
570081
2652
અને આને એન્કોડ કરીને આ સાધનમાં નિરીક્ષણો,
09:32
for conventional software verification.
180
572757
2269
અમે ઉઘાડવામાં સમર્થ હતા પ્રથમ પરમાણુ કાર્યક્રમ
09:35
So we started with a set of nearly 50 different specifications
181
575630
3691
કે તે બધાને સમજાવી શકે.
09:39
that we generated from experimental observations of embryonic stem cells.
182
579345
4506
હવે, તે એક પરાક્રમ છે અને પોતે જ, બરાબર?
09:43
And by encoding these observations in this tool,
183
583875
2636
સમાધાન કરવા માટે સક્ષમ છે આ બધા જુદા જુદા અવલોકનો
09:46
we were able to uncover the first molecular program
184
586535
3185
વસ્તુ પ્રકારની નથી તમે એક પરબિડીયું પાછળ કરી શકો છો,
09:49
that could explain all of them.
185
589744
1961
ભલે તમારી પાસે ખરેખર મોટું પરબિડીયું હોય.
09:52
Now, that's kind of a feat in and of itself, right?
186
592309
2513
કારણ કે આપણી પાસે છે આ પ્રકારની સમજણ,
09:54
Being able to reconcile all of these different observations
187
594846
2902
અમે એક પગલું આગળ વધી શકીએ.
09:57
is not the kind of thing you can do on the back of an envelope,
188
597772
3067
અમે આ કાર્યક્રમની આગાહી કરવા માટે ઉપયોગ કરી શકીએ આ સેલ શકરે છેm
10:00
even if you have a really big envelope.
189
600863
2648
શરતોમાં આપણે હજી સુધી પરીક્ષણ કર્યું નથી.
10:04
Because we've got this kind of understanding,
190
604190
2158
આપણે સિલિકોમાં પ્રોગ્રામની તપાસ કરી શકીએ
10:06
we could go one step further.
191
606372
1462
અને તેથી અમે તે જ કર્યું:
10:07
We could use this program to predict what this cell might do
192
607858
3371
અમે આગાહીઓ પેદા કરી કે અમે લેબમાં પરીક્ષણ કર્યું છે,
10:11
in conditions we hadn't yet tested.
193
611253
2176
અમને જોવા મળ્યું પ્રોગ્રામ ખૂબ આગાહીયુક્ત હતું
10:13
We could probe the program in silico.
194
613453
2401
અમને જણાવીશક્યું,આપણે કેવીરીતે કરીશકીએ પ્રગતિવેગ
10:16
And so we did just that:
195
616735
1247
પાછા નિષ્કપટ સ્થિતિમાં ઝડપ-
10:18
we generated predictions that we tested in the lab,
196
618006
3180
અસરકારક રીતે તે અમને કહ્યું કે કયા જનીનો તે કરવાનું લક્ષ્ય રાખવું,
10:21
and we found that this program was highly predictive.
197
621210
3032
જે જીન્સ પણ શકે છે તે પ્રક્રિયામાં અવરોધ
10:24
It told us how we could accelerate progress
198
624266
2625
અમને પ્રોગ્રામની આગાહી મળી ક્રમમાં જેમાં જનીનો ચાલુ થશે.
10:26
back to the naïve state quickly and efficiently.
199
626915
3060
તેથી આ અભિગમને ખરેખર અમને મંજૂરી આપી ગતિશીલતાને ઉજાગર કરવા માટે
10:29
It told us which genes to target to do that,
200
629999
2570
કોષો શું કરી રહ્યા છે.આપણે શુ વિકસિત
10:32
which genes might even hinder that process.
201
632593
2624
-કર્યુંછે તે પદ્ધતિ નથી તેસ્બયોલોજી માટે વિશિષ્ટ છે
10:35
We even found the program predicted the order in which genes would switch on.
202
635241
4990
તેના બદલે, તે આપણને અર્થપૂર્ણ બનાવવા દે છે ગણતરી
10:40
So this approach really allowed us to uncover the dynamics
203
640980
3140
સેલ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે
10:44
of what the cells are doing.
204
644144
2402
આનુવંશિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના સંદર્ભમાં.
10:47
What we've developed, it's not a method that's specific to stem cell biology.
205
647728
3642
તેથી ખરેખર, તે ફક્ત એક બિલ્ડિંગ બ્લોક છે.
10:51
Rather, it allows us to make sense of the computation
206
651394
2684
આ ક્ષેત્રની તાત્કાલિક જરૂર છે નવા અભિગમો વિકસાવવા માટે
10:54
being carried out by the cell
207
654102
1685
જૈવિક સમજવા માટે ગણતરી વધુ વ્યાપક
10:55
in the context of genetic interactions.
208
655811
2831
અને વિવિધ સ્તરો પર,
10:58
So really, it's just one building block.
209
658666
2288
સીધા જ ડીએનએથી કોષો વચ્ચેની માહિતીના પ્રવાહમાં.
11:00
The field urgently needs to develop new approaches
210
660978
2685
માત્ર આ પ્રકારની પરિવર્તનશીલ સમજ
11:03
to understand biological computation more broadly
211
663687
2695
જીવવિજ્ઞાનનો ઉપયોગ કરવા સક્ષમ બનાવશે ધારી, વિશ્વસનીય રીતે
11:06
and at different levels,
212
666406
1367
પણપ્રોગ્રામ બાયોલોજી મા આપણે
11:07
from DNA right through to the flow of information between cells.
213
667797
4129
વિકાસ પણ કરવો પડશે સાધનો અને ભાષાઓના પ્રકારો
11:11
Only this kind of transformative understanding
214
671950
2797
જે એકવાર પ્રયોગશાળા કરે છે અને ગણતરીના વૈજ્ .ાનિક
11:14
will enable us to harness biology in ways that are predictable and reliable.
215
674771
4986
જૈવિક કાર્ય ડિઝાઇન કરવા માટે
11:21
But to program biology, we will also need to develop
216
681029
3042
અને તે ડિઝાઇનને કમ્પાઇલ કરો સેલના મશીન કોડ પર,
11:24
the kinds of tools and languages
217
684095
1995
તેની બાયોકેમિસ્ટ્રી,
11:26
that allow both experimentalists and computational scientists
218
686114
3408
જેથી અમે તે કરી શકીએ તે માળખાં બનાવો.
11:29
to design biological function
219
689546
2497
હવે, તે કંઈક સમાન છે જીવંત સફ્ટવેર કમ્પાઈલરને,
11:32
and have those designs compile down to the machine code of the cell,
220
692067
3505
અને મને ગર્વ છે માઇક્રોસફ્ટ પરની એક ટીમનો ભાગ તે એક વિકસિત
11:35
its biochemistry,
221
695596
1181
કરવાનુંકામ કરી રહ્યું છે
11:36
so that we could then build those structures.
222
696801
2484
તેમ છતાં તે કહેવું એક પડકાર છે અલ્પોક્તિનો પ્રકાર છે,
11:39
Now, that's something akin to a living software compiler,
223
699309
3673
પરંતુ જો તે સમજાયું,
11:43
and I'm proud to be part of a team at Microsoft
224
703006
2216
તે અંતિમ પુલ હશે સફ્ટવેર અને વેટવેર વચ્ચે.
11:45
that's working to develop one.
225
705246
1652
પ્રોગ્રામિંગબાયોલોજી ફક્ત શક્ય m
11:47
Though to say it's a grand challenge is kind of an understatement,
226
707366
3226
જો આપણે ક્ષેત્રમાં પરિવર્તન લાવી શકીએ ખરેખર આંતરશાખાકીય હોવા માં.
11:50
but if it's realized,
227
710616
1173
આપણને પુલ કરવાની જરૂર છે
11:51
it would be the final bridge between software and wetware.
228
711813
3709
ભૌતિક, જીવવિજ્ઞાન અને વૈજ્નિકો આ દરેક શાખાઓ
11:57
More broadly, though, programming biology is only going to be possible
229
717006
3415
સાથે કામ કરવાનો પ્રયત્ન કરવાની જરૂર છે સામાન્ય ભાષાઓ સાથે
12:00
if we can transform the field into being truly interdisciplinary.
230
720445
4279
અને વૈજ્ .ાનિક પ્રશ્નો શેર કર્યા છે.
12:04
It needs us to bridge the physical and the life sciences,
231
724748
2952
લાંબા ગાળે, તે યાદ રાખવા યોગ્ય છે કે વિશાળ સોફ્ટવેર કંપનીઓ ઘણા
12:07
and scientists from each of these disciplines
232
727724
2267
અને ટેકનોલોજી કે તમે અને હું રોજ સાથે કામ કરીશું
12:10
need to be able to work together with common languages
233
730015
2731
ભાગ્યે જ કલ્પના કરી શકાય છે
12:12
and to have shared scientific questions.
234
732770
2719
તે સમયે અમે શરૂકર્યું સિલિકોનમાઇક્રોચિપ્સ પર પ્રોગ્રામિંગ.
12:16
In the long term, it's worth remembering that many of the giant software companies
235
736757
3993
અને જો આપણે હવે વિચારવાનું શરૂ કરીએ તકનીકી માટેની સંભાવના
12:20
and the technology that you and I work with every day
236
740774
2492
કોમ્પ્યુટેશનલ બાયોલોજી દ્વારા સક્ષમ,અમે કેટલાંકપગલાં
12:23
could hardly have been imagined
237
743290
1503
જોશું આપણે માર્ગ સાથે લેવાંની-
12:24
at the time we first started programming on silicon microchips.
238
744817
3605
જરૂર છે કે વાસ્તવિકતા બનાવવા માટે.
12:28
And if we start now to think about the potential for technology
239
748446
3031
હવે, વિચારશીલ વિચાર છે કે આ પ્રકારની તકનીકી
12:31
enabled by computational biology,
240
751501
2426
દુરુપયોગ માટે ખુલ્લા હોઈ શકે છે.
12:33
we'll see some of the steps that we need to take along the way
241
753951
2935
જો આપણે વાત કરવા તૈયાર છીએ સંભવિત વિશે રોગપ્રતિકાર
12:36
to make that a reality.
242
756910
1433
12:39
Now, there is the sobering thought that this kind of technology
243
759231
3082
આપણે પણ વિચારવું જોઈએ બેક્ટેરિયાની સંભાવના વિશે
12:42
could be open to misuse.
244
762337
1777
તેમને ટાળવા માટે ઇજનેરી.
12:44
If we're willing to talk about the potential
245
764138
2163
ત્યાં કરવા માટે તૈયાર લોકો હોઈ શકે છે.
12:46
for programming immune cells,
246
766325
1436
હવે, આમાં એક આશ્વાસન વિચાર
12:47
we should also be thinking about the potential of bacteria
247
767785
3188
તે છે - સારું, ઓછા તેથી વૈજ્નિકો માટે -જીવવિજ્ઞાન
12:50
engineered to evade them.
248
770997
1661
છે કે સાથે કામ કરવા માટે નાજુકવસ્તુ
12:52
There might be people willing to do that.
249
772682
2087
તેથી પ્રોગ્રામિંગ બાયોલોજી કંઈક બનવાનું નથી
12:55
Now, one reassuring thought in this
250
775506
1722
તમે તમારા બગીચાના શેડમાં કરી શકશો.
12:57
is that -- well, less so for the scientists --
251
777252
2289
પરંતુ કારણ કે આપણે આની શરૂઆતમાં છીએ,
12:59
is that biology is a fragile thing to work with.
252
779565
3269
આપણે આગળ વધી શકીએ અમારી આંખો પહોળી સાથે.
13:02
So programming biology is not going to be something
253
782858
2412
અમે મુશ્કેલ પૂછી શકો છો આગળના પ્રશ્નો,
13:05
you'll be doing in your garden shed.
254
785294
1848
અમે જગ્યાએ મૂકી શકો છો જરૂરી સલામતી તે
13:07
But because we're at the outset of this,
255
787642
2080
તેના ભાગરૂપે આપણ નીતિશાસ્ત્રવિશે વિચારવું-
13:09
we can move forward with our eyes wide open.
256
789746
2583
પડસે આપણે બાઉન્ડ્રી લગાવવાનો વિચાર કરવો પડશે અમલીકરણ
13:12
We can ask the difficult questions up front,
257
792353
2324
પર જૈવિક કાર્ય
13:14
we can put in place the necessary safeguards
258
794701
3040
તેથી આના ભાગ રૂપે, બાયોથિક્સમાં સંશોધન કરો એક અગ્રતા હશે.
13:17
and, as part of that, we'll have to think about our ethics.
259
797765
2797
તે બીજા સ્થાને જઈ શકે તેમ નથી
13:20
We'll have to think about putting bounds on the implementation
260
800586
3172
ઉત્તેજના માં વૈજ્ઞાનિક નવીનતા.પર-
13:23
of biological function.
261
803782
1498
અંતિમ ઇનામ મુસાફરીપર અંતિમમુકામ
13:25
So as part of this, research in bioethics will have to be a priority.
262
805604
3715
સફળતા કાર્યક્રમો હશે અને પ્રગતિ ઉદ્યોગો
13:29
It can't be relegated to second place
263
809343
2407
કૃષિ અને દવા ક્ષેત્રે energyર્જા અને સામગ્રી માટે
13:31
in the excitement of scientific innovation.
264
811774
2514
અને તે પણ ગણતરી.
13:35
But the ultimate prize, the ultimate destination on this journey,
265
815154
3474
કલ્પના, એક દિવસ અમે શક્તિ આપી શકે છે ગ્રહ ટકાઉ
13:38
would be breakthrough applications and breakthrough industries
266
818652
3444
અંતિમ લીલી energyર્જા પર
13:42
in areas from agriculture and medicine to energy and materials
267
822120
3444
જો આપણે કંઈક નકલ કરી શકે તે છોડ સહસ્ત્રાબ્દી પૂર્વે મળી:
13:45
and even computing itself.
268
825588
2261
સૂર્ય ઉર્જા વાપરવા એક કાર્યક્ષમતા અપ્રતિમ છે
13:48
Imagine, one day we could be powering the planet sustainably
269
828490
3148
અમારા વર્તમાન સૌર કોષો દ્વારા.જો આપણે તે-
13:51
on the ultimate green energy
270
831662
1859
પ્રોગ્રામ સમજગયા હોત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા
13:53
if we could mimic something that plants figured out millennia ago:
271
833545
3943
જે છોડને શોષી લેવાની મંજૂરી આપે છે સૂર્યપ્રકાશ તેથી અસરકારક રીતે,
13:57
how to harness the sun's energy with an efficiency that is unparalleled
272
837512
3771
આપણે તેનું ભાષાંતર કરવામાં સમર્થ હોઈશું કૃત્રિમ ડીએનએ સર્કિટ બનાવવા માટે
14:01
by our current solar cells.
273
841307
1856
કે સામગ્રી આપે છે વધુ સારા કોષો માટે.
14:03
If we understood that program of quantum interactions
274
843695
2601
ત્યાં ટીમો, વૈજ્નિકો કાર્યરત છે હમણાંના ફંડામેન્ટલ્સ પર
14:06
that allow plants to absorb sunlight so efficiently,
275
846320
3264
તેથી જો તેને યોગ્ય ધ્યાન મળ્યું અને યોગ્ય રોકાણ,
14:09
we might be able to translate that into building synthetic DNA circuits
276
849608
3944
તે 10 અથવા 15 વર્ષમાં સાકાર થઈ શકે છે.
14:13
that offer the material for better solar cells.
277
853576
2913
તેથી આપણે શરૂઆતમાં છીએ તકનીકી ક્રાંતિ
14:17
There are teams and scientists working on the fundamentals of this right now,
278
857349
3693
આ પ્રાચીન પ્રકારને સમજવું જૈવિક ગણતરી
14:21
so perhaps if it got the right attention and the right investment,
279
861066
3243
જટિલ પ્રથમ પગલું છે.
14:24
it could be realized in 10 or 15 years.
280
864333
2280
અને જો આપણે આનો અહેસાસ કરી શકીએ,
14:27
So we are at the beginning of a technological revolution.
281
867457
3197
અમે યુગ દાખલ કરશે operatingપરેટિંગ સિસ્ટમની
14:31
Understanding this ancient type of biological computation
282
871067
3221
તે જીવંત સ softwareફ્ટવેર ચલાવે છે.
14:34
is the critical first step.
283
874312
2132
ખુબ ખુબ આભાર.
14:36
And if we can realize this,
284
876468
1317
14:37
we would enter in the era of an operating system
285
877809
2842
14:40
that runs living software.
286
880675
1905
14:42
Thank you very much.
287
882604
1166
14:43
(Applause)
288
883794
2690
આ વેબસાઇટ વિશે

આ સાઈટ તમને અંગ્રેજી શીખવા માટે ઉપયોગી એવા YouTube વિડીયોનો પરિચય કરાવશે. તમે વિશ્વભરના શ્રેષ્ઠ શિક્ષકો દ્વારા શીખવવામાં આવતા અંગ્રેજી પાઠ જોશો. ત્યાંથી વિડિયો ચલાવવા માટે દરેક વિડિયો પેજ પર પ્રદર્શિત અંગ્રેજી સબટાઈટલ પર ડબલ-ક્લિક કરો. સબટાઈટલ વિડિયો પ્લેબેક સાથે સુમેળમાં સ્ક્રોલ થાય છે. જો તમારી પાસે કોઈ ટિપ્પણીઓ અથવા વિનંતીઓ હોય, તો કૃપા કરીને આ સંપર્ક ફોર્મનો ઉપયોગ કરીને અમારો સંપર્ક કરો.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7